Cómo el efecto Compton de la luz explica desplazamiento de longitud de onda
Aunque Max Planck y Albert Einstein postuló que la luz podía comportarse como tanto una onda y una partícula, fue Arthur Compton quien finalmente demostró que esto era posible. Su experimento involucró esparciendo fotones de electrones, como la figura de abajo muestra, y le ofreció la prueba de lo que hoy conocemos como el efecto Compton.
La luz incidente llega con una longitud de onda
y golpea el electrón en reposo. Después de eso sucede, la luz se dispersa, como se puede ver aquí:
Clásicamente, esto es lo que debería haber sucedido: El electrón debería haber absorbido la luz incidente, osciló, y emitida - con la misma longitud de onda pero con una intensidad dependiendo de la intensidad de la luz incidente. Pero eso no es lo que sucedió - de hecho, la longitud de onda de la luz se cambia en realidad por
llamó al cambio de longitud de onda. La luz dispersada tiene una longitud de onda de
en otras palabras, su longitud de onda se ha incrementado, lo que significa que la luz ha perdido energía. Y
depende del ángulo de dispersión,
no en la intensidad de la luz incidente.
Compton podría explicar los resultados de su experimento sólo haciendo la suposición de que en realidad estaba tratando con dos partículas - un fotón y un electrón. Es decir, que trataba a la luz como una partícula discreta, no una ola. Hizo también el supuesto de que el fotón y el electrón chocó elásticamente - es decir, que tanto la energía total y el impulso se conservaron.
Haciendo la suposición de que tanto la luz como el electrón eran partículas, Compton deriva entonces esta fórmula para el cambio de longitud de onda (que es un cálculo fácil) si se asume que la luz está representada por un fotón con la energía
y que su impulso es
dónde h es la constante de Planck, me es la masa de un electrón, c es la velocidad de la luz, y
es el ángulo de dispersión de la luz.
También ve esta ecuación en la forma equivalente:
Y experimento confirma esta relación - ambas ecuaciones.
Tenga en cuenta que para derivar el cambio de longitud de onda, Compton tuvo que hacer la suposición de que aquí, la luz se comportaba como una partícula, no como una ola. Es decir, la naturaleza corpuscular de la luz era el aspecto de la luz que era predominante.
-
Calcular la distancia de un electrón desde el protón de un átomo de hidrógeno -
Crear funciones de onda simétricas y antisimétricos por unos sistemas de tres o más de partículas -
Encontrar el schr & # 246-dinger ecuación para el átomo de hidrógeno -
Cómo producción de pares y pares aniquilación definen partículas de luz -
Cómo físicos resolvieron el efecto fotoeléctrico de la luz -
Cómo física cuántica convierte el impulso y la posición en probabilidades
¿Cómo aplicar el hamiltoniano de un átomo de múltiples electrones neutro Un átomo de múltiples electrones es el sistema de múltiples partículas más frecuente que la física cuántica considera. Se puede aplicar una función de onda de Hamilton a un átomo de múltiples electrones neutro, como se muestra en la…
Cómo calcular el espín de un electrón en un átomo de hidrógeno Al calcular el espín de un electrón en un átomo de hidrógeno, es necesario para permitir el giro del electrón, que proporciona estados cuánticos adicionales. Dada la siguiente ecuación, donde la función de onda del átomo de hidrógeno es un…
Cómo obtener las funciones de onda incidente y dispersos de partículas spinless Desde un punto de la física cuántica independiente del tiempo de vista, se puede derivar la onda incidente y funciones de onda dispersos de dos partículas no relativistas spinless. Para ello, es necesario asumir que la interacción entre las…
¿Cómo distinguir partículas en un sistema multi-partícula Mecánica cuántica, las partículas idénticas en un sistema de múltiples partículas no lo conservan su individualidad en términos de cualquier, cantidad observable medible. Se pierde la individualidad de partículas idénticas tan pronto como…
¿Cómo encontrar la función de onda normalizada para una partícula en una plaza así infinito En la física cuántica, si se le da la ecuación de onda para una partícula en un pozo cuadrado infinito, se le puede pedir a normalizar la función de onda. Por ejemplo, comenzar con la siguiente ecuación de onda:La función de onda es una onda…
Cómo relacionar la amplitud de dispersión y la sección transversal diferencial de partículas spinless La amplitud de dispersión de partículas spinless es crucial para la comprensión de dispersión desde el punto de vista de la física cuántica. Para ver esto, eche un vistazo a las densidades de corriente, Jinc (la densidad de flujo de una…
La teoría de cuerdas y la física cuántica Una esperanza científicos tienen es que la teoría de cuerdas le explicará algunos de los resultados inusuales en la física cuántica o, al menos, reconciliarlo con la relatividad general. La física cuántica tiene sus raíces en 1900, cuando el…
La teoría de cuerdas y las olas Waves (como solemos pensar en ellos) se mueven a través de algún tipo de medio. Si se deslice por el final de un salto de la cuerda o cadena, una ola se mueve a lo largo de la cuerda o cadena. Ondas se mueven a través del agua, o las ondas de…
La teoría de cuerdas: idea nobel de Einstein de la luz Los fotones son una de las partículas fundamentales de la física que los físicos esperan para explicar el uso de la teoría de cuerdas. Einstein recibió el Premio Nobel no por la relatividad, sino por su trabajo en el uso de la idea de Planck…
La teoría de cuerdas: la hipótesis de Broglie La hipótesis de Broglie establece que las partículas de la materia también tenían longitudes de onda y pueden comportarse como ondas, al igual que hicieron los fotones. La teoría de cuerdas más tarde dirá que ambos tipos de partículas -…
La teoría de cuerdas: el experimento de la doble rendija Sin la física cuántica, no podría existir la teoría de cuerdas. He aquí un vistazo a cómo la teoría cuántica permite objetos para actuar como partículas y ondas. El experimento que demostró que la luz actúa como una ola fue la experimento…
La teoría de cuerdas: la función de onda cuántica La solución al problema del experimento rendija doble, un concepto en el corazón de los orígenes de la teoría de cuerdas y una consecuencia directa de este primer trabajo en la física cuántica, tomó la forma de la función de onda cuántica,…